中科院金屬所研發新型倣生金屬陶瓷

記者30日從中國科學院金屬研究所獲悉，該所科研人員與國內外科研團隊合作，發明出一種具有高輕、高強、高阻尼性能的倣生材料——鎂-MAX相倣生金屬陶瓷。該研究成果近日發表在《今日材料》上並已申請發明專利。

受自然界中貝殼、骨骼等天然生物材料的巧妙結構啟發，中科院金屬所科研人員選用了兼具金屬和陶瓷特性並且與鎂界面潤濕性良好的MAX相陶瓷作為組元，利用含氧氣氛下的可控球磨工藝，將MAX相剝離成亞微米尺度薄片，再利用真空抽濾實現陶瓷薄片的擇優定向排列，從而將鎂熔體浸滲入部分燒結的多孔陶瓷骨架中，研製出具有超細尺度三維互穿類貝殼結構的新型鎂-MAX相倣生金屬陶瓷材料。

據介紹，新型倣生金屬陶瓷材料在密度與鋁合金相當的條件下（2.79g·cm^-3），其室溫壓縮與彎曲強度均超過1吉帕（GPa），即使在200攝氏度下，其強度依然接近700兆帕（MPa），均顯著高於各組元以及其他鎂—陶瓷複合材料，同時獲得了超過350MPa/g·cm^-3的超高比強度，高於絕大多數塊狀鎂及鎂合金、陶瓷以及其他金屬—陶瓷複合材料。

該倣生金屬陶瓷表現出超過單一鎂組元的優異阻尼性能以及良好的斷裂韌性，在承載、減振等方面具有獨特優勢，有望應用於航空航太、精密儀器等領域，且該倣生設計思路也可為開發新型高性能金屬陶瓷材料提供有益啟示。